JPH0689891A - 多孔質シリコン層の加工方法 - Google Patents
多孔質シリコン層の加工方法Info
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- JPH0689891A JPH0689891A JP23914092A JP23914092A JPH0689891A JP H0689891 A JPH0689891 A JP H0689891A JP 23914092 A JP23914092 A JP 23914092A JP 23914092 A JP23914092 A JP 23914092A JP H0689891 A JPH0689891 A JP H0689891A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、単結晶シリコンウェーハ表面に形成
された多孔質シリコン層の加工方法に関し、一旦形成し
た多孔質シリコン層の発光波長を変更させることができ
るように多孔質シリコン層を加工し、またはシリコンウ
ェーハ表面の複数の領域に異なる発光波長を有すること
ができるように多孔質シリコン層を加工する多孔質シリ
コン層の加工方法を提供することを目的とする。 【構成】単結晶シリコンウェーハ表面に形成された多孔
質シリコン層を酸化液に浸漬して酸化し、酸化された多
孔質シリコン層を還元液に浸漬して還元し、多孔質シリ
コン層表面の単結晶シリコン層を徐々にエッチングする
ように構成する。
された多孔質シリコン層の加工方法に関し、一旦形成し
た多孔質シリコン層の発光波長を変更させることができ
るように多孔質シリコン層を加工し、またはシリコンウ
ェーハ表面の複数の領域に異なる発光波長を有すること
ができるように多孔質シリコン層を加工する多孔質シリ
コン層の加工方法を提供することを目的とする。 【構成】単結晶シリコンウェーハ表面に形成された多孔
質シリコン層を酸化液に浸漬して酸化し、酸化された多
孔質シリコン層を還元液に浸漬して還元し、多孔質シリ
コン層表面の単結晶シリコン層を徐々にエッチングする
ように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単結晶シリコンウェー
ハ表面に形成された多孔質シリコン層の加工方法に関す
る。
ハ表面に形成された多孔質シリコン層の加工方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、多孔質シリコン層を用いた発光素
子の研究が進められている。従来より半導体発光素子と
して用いられている半導体結晶は、ＧａＡｓ等のIII-Ｖ
族化合物半導体を代表とする直接遷移形半導体に限られ
ている。一般にシリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇ
ｅ）等の間接遷移形半導体は、伝導帯の底に励起された
電子が間接遷移を生じるまでに結晶欠陥等を介して非発
光再結合をしてしまうので発光素子として用いられるこ
とはない。
子の研究が進められている。従来より半導体発光素子と
して用いられている半導体結晶は、ＧａＡｓ等のIII-Ｖ
族化合物半導体を代表とする直接遷移形半導体に限られ
ている。一般にシリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇ
ｅ）等の間接遷移形半導体は、伝導帯の底に励起された
電子が間接遷移を生じるまでに結晶欠陥等を介して非発
光再結合をしてしまうので発光素子として用いられるこ
とはない。
【０００３】通常間接遷移形半導体である単結晶シリコ
ンは、非常に弱いフォトルミネッセンスしか示さない。
ところが、この単結晶シリコンをフッ酸溶液中で陽極化
成させて表面に多孔質が形成された多孔質シリコン層の
場合は、強いフォトルミネッセンスを示すことから単結
晶シリコンの発光素子への応用に関心が高まっている。
ンは、非常に弱いフォトルミネッセンスしか示さない。
ところが、この単結晶シリコンをフッ酸溶液中で陽極化
成させて表面に多孔質が形成された多孔質シリコン層の
場合は、強いフォトルミネッセンスを示すことから単結
晶シリコンの発光素子への応用に関心が高まっている。
【０００４】多孔質シリコン層の形状を図２（ａ）に示
す。図２（ａ）は単結晶シリコンウェーハの横断面図で
ある。単結晶シリコンウェーハ３０上部の単結晶シリコ
ンに多数の孔を有する多孔質部３２が形成されている。
図中Ａで示す多孔質部３２の突起部の幅は数ｎｍ、例え
ば３ｎｍ程度である。図中Ｂで示す多孔質部３２の突起
部の高さ（穴の深さ）は数μｍ〜数十μｍ程度である。
す。図２（ａ）は単結晶シリコンウェーハの横断面図で
ある。単結晶シリコンウェーハ３０上部の単結晶シリコ
ンに多数の孔を有する多孔質部３２が形成されている。
図中Ａで示す多孔質部３２の突起部の幅は数ｎｍ、例え
ば３ｎｍ程度である。図中Ｂで示す多孔質部３２の突起
部の高さ（穴の深さ）は数μｍ〜数十μｍ程度である。
【０００５】多孔質シリコン層の発光メカニズムは、多
孔質部３２の突起部における量子サイズ効果によるもの
と考えられている。単結晶シリコンウェーハ上に多孔質
シリコン層を形成するには、フッ酸溶液中で単結晶シリ
コンウェーハを陽極とし、白金等のフッ酸に侵されない
導体を陰極として電流を流し、単結晶シリコンウェーハ
表面に化学反応を起こす陽極化成を行うことにより形成
する。
孔質部３２の突起部における量子サイズ効果によるもの
と考えられている。単結晶シリコンウェーハ上に多孔質
シリコン層を形成するには、フッ酸溶液中で単結晶シリ
コンウェーハを陽極とし、白金等のフッ酸に侵されない
導体を陰極として電流を流し、単結晶シリコンウェーハ
表面に化学反応を起こす陽極化成を行うことにより形成
する。
【０００６】図３に多孔質シリコン層の製造装置を示
す。この多孔質シリコン層の製造装置を用いて多孔質シ
リコン層を製造する方法を説明する。例えば抵抗率が９
〜１１Ωｃｍのｐ形のシリコンウェーハ２の裏面にＡｌ
をコーティングしたＡｌ層４を形成して陽極とする。こ
のシリコンウェーハ２を台１０上に載置し、Ｏリング１
６を介して例えば円筒型の容器壁１２をシリコンウェー
ハ２上に乗せて止具１４で台１０に固定する。容器壁１
２内にフッ酸溶液２０を満たし、陰極となる例えば白金
（Ｐｔ）のメッシュ電極１８を陽極であるシリコンウェ
ーハ２に対向させて溶液中に浸す。シリコンウェーハ２
の裏面のＡｌ層４にＤＣ電源２２の正側を接続し、負側
をメッシュ電極１８に接続する。このようにして、ＤＣ
電源２２から電流を供給することによりシリコンウェー
ハ２表面が陽極化成され、シリコンウェーハ２表面に多
孔質シリコン層６が形成される。
す。この多孔質シリコン層の製造装置を用いて多孔質シ
リコン層を製造する方法を説明する。例えば抵抗率が９
〜１１Ωｃｍのｐ形のシリコンウェーハ２の裏面にＡｌ
をコーティングしたＡｌ層４を形成して陽極とする。こ
のシリコンウェーハ２を台１０上に載置し、Ｏリング１
６を介して例えば円筒型の容器壁１２をシリコンウェー
ハ２上に乗せて止具１４で台１０に固定する。容器壁１
２内にフッ酸溶液２０を満たし、陰極となる例えば白金
（Ｐｔ）のメッシュ電極１８を陽極であるシリコンウェ
ーハ２に対向させて溶液中に浸す。シリコンウェーハ２
の裏面のＡｌ層４にＤＣ電源２２の正側を接続し、負側
をメッシュ電極１８に接続する。このようにして、ＤＣ
電源２２から電流を供給することによりシリコンウェー
ハ２表面が陽極化成され、シリコンウェーハ２表面に多
孔質シリコン層６が形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】形成された多孔質シリ
コン層６の発光ピーク波長は、量子サイズ効果により図
２（ａ）で説明した多孔質部３２の突起部の幅（図２
（ａ）に示す長さＡ）に依存し、幅を狭くするほど発光
ピーク波長を短くすることができる（図２（ｂ））。す
なわち、多孔質シリコン層６の発光ピーク波長は、陽極
化成を行う条件、例えばフッ酸溶液の濃度、電流密度、
用いるシリコンウェーハ２の抵抗率等にほぼ依存する。
コン層６の発光ピーク波長は、量子サイズ効果により図
２（ａ）で説明した多孔質部３２の突起部の幅（図２
（ａ）に示す長さＡ）に依存し、幅を狭くするほど発光
ピーク波長を短くすることができる（図２（ｂ））。す
なわち、多孔質シリコン層６の発光ピーク波長は、陽極
化成を行う条件、例えばフッ酸溶液の濃度、電流密度、
用いるシリコンウェーハ２の抵抗率等にほぼ依存する。
【０００８】従って、上記方法を用いてシリコンウェー
ハ２表面上に異なる発光波長を有する複数の多孔質シリ
コン層６を形成しようとすると、陽極化成の条件を発光
波長毎に変更しながらシリコンウェーハ２面上の複数の
異なる領域に複数回上記の陽極化成を行う必要が生じる
ことから、製造工程が煩雑になり容易に製造することが
困難であるという問題を有している。
ハ２表面上に異なる発光波長を有する複数の多孔質シリ
コン層６を形成しようとすると、陽極化成の条件を発光
波長毎に変更しながらシリコンウェーハ２面上の複数の
異なる領域に複数回上記の陽極化成を行う必要が生じる
ことから、製造工程が煩雑になり容易に製造することが
困難であるという問題を有している。
【０００９】また、一旦多孔質シリコン層６を形成した
後にその発光波長を変更させることが困難であるという
問題もある。本発明の目的は、一旦形成した多孔質シリ
コン層の発光波長を変更させることができるように多孔
質シリコン層を加工し、またはシリコンウェーハ表面の
複数の領域に異なる発光波長を有することができるよう
に多孔質シリコン層を加工する多孔質シリコン層の加工
方法を提供することにある。
後にその発光波長を変更させることが困難であるという
問題もある。本発明の目的は、一旦形成した多孔質シリ
コン層の発光波長を変更させることができるように多孔
質シリコン層を加工し、またはシリコンウェーハ表面の
複数の領域に異なる発光波長を有することができるよう
に多孔質シリコン層を加工する多孔質シリコン層の加工
方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的は、単結晶シリ
コンウェーハ表面に形成された多孔質シリコン層を酸化
液に浸漬して酸化し、酸化された前記多孔質シリコン層
を還元液に浸漬して還元し、前記多孔質シリコン層表面
の単結晶シリコン層を徐々にエッチングすることを特徴
とする多孔質シリコン層の加工方法によって達成され
る。
コンウェーハ表面に形成された多孔質シリコン層を酸化
液に浸漬して酸化し、酸化された前記多孔質シリコン層
を還元液に浸漬して還元し、前記多孔質シリコン層表面
の単結晶シリコン層を徐々にエッチングすることを特徴
とする多孔質シリコン層の加工方法によって達成され
る。
【００１１】
【作用】本発明によれば、多孔質シリコン層表面の単結
晶シリコン層を徐々にエッチング除去することができる
ので、一旦形成した多孔質シリコン層の発光波長を変更
させるように多孔質シリコン層を加工することができ、
また、シリコンウェーハ表面の複数の領域に異なる発光
波長を有するように多孔質シリコン層を加工することも
できる。
晶シリコン層を徐々にエッチング除去することができる
ので、一旦形成した多孔質シリコン層の発光波長を変更
させるように多孔質シリコン層を加工することができ、
また、シリコンウェーハ表面の複数の領域に異なる発光
波長を有するように多孔質シリコン層を加工することも
できる。
【００１２】
【実施例】本発明の一実施例による多孔質シリコン層の
加工方法を図１を用いて説明する。本実施例による多孔
質シリコン層の加工方法は、溶液を用いた酸化、還元反
応により多孔質シリコン層をエッチングすることを特徴
とし、多孔質シリコン層の発光ピーク波長を短波長側に
調整することができる多孔質シリコン層の加工方法であ
る。
加工方法を図１を用いて説明する。本実施例による多孔
質シリコン層の加工方法は、溶液を用いた酸化、還元反
応により多孔質シリコン層をエッチングすることを特徴
とし、多孔質シリコン層の発光ピーク波長を短波長側に
調整することができる多孔質シリコン層の加工方法であ
る。
【００１３】図１（ａ）は陽極化成により単結晶シリコ
ンウェーハに形成された多孔質シリコン層の突起部の表
面を示している。陽極化成により形成した多孔質シリコ
ン層の表面はほとんど水素（Ｈ）で覆われている。本実
施例においては、多孔質シリコン層を形成したウェーハ
に抵抗率９〜１１Ωｃｍのｐ型シリコンウェーハを用い
た。このｐ型シリコン基板を陽極として２０％フッ酸溶
液に浸漬し、このフッ酸溶液中に３０ｍＡ／ｃｍ2 の電
流を５分流してｐ型シリコン基板表面に多孔質シリコン
層を形成した。
ンウェーハに形成された多孔質シリコン層の突起部の表
面を示している。陽極化成により形成した多孔質シリコ
ン層の表面はほとんど水素（Ｈ）で覆われている。本実
施例においては、多孔質シリコン層を形成したウェーハ
に抵抗率９〜１１Ωｃｍのｐ型シリコンウェーハを用い
た。このｐ型シリコン基板を陽極として２０％フッ酸溶
液に浸漬し、このフッ酸溶液中に３０ｍＡ／ｃｍ2 の電
流を５分流してｐ型シリコン基板表面に多孔質シリコン
層を形成した。
【００１４】次に、図１（ａ）の多孔質シリコン層を２
０％過酸化水素水に１０分間浸漬した場合の多孔質シリ
コン層の表面を図１（ｂ）に示す。多孔質シリコン層を
過酸化水素水に浸漬すると、シリコン原子（Ｓｉ）のバ
ックボンドを切って酸素原子（Ｏ）が入込む。次に、図
１（ｂ）の多孔質シリコン層を１．５％フッ酸に５分間
浸漬させる。酸素原子が結合した多孔質シリコン層を希
フッ酸に浸漬させると、図１（ｃ）に示すように酸素
（Ｏ）と結合しているシリコンの内側のバックボンドを
切って水素（Ｈ）がシリコンと結合する。
０％過酸化水素水に１０分間浸漬した場合の多孔質シリ
コン層の表面を図１（ｂ）に示す。多孔質シリコン層を
過酸化水素水に浸漬すると、シリコン原子（Ｓｉ）のバ
ックボンドを切って酸素原子（Ｏ）が入込む。次に、図
１（ｂ）の多孔質シリコン層を１．５％フッ酸に５分間
浸漬させる。酸素原子が結合した多孔質シリコン層を希
フッ酸に浸漬させると、図１（ｃ）に示すように酸素
（Ｏ）と結合しているシリコンの内側のバックボンドを
切って水素（Ｈ）がシリコンと結合する。
【００１５】このように、多孔質シリコン層を過酸化水
素水に浸漬した後希フッ酸に浸漬させる工程により、多
孔質シリコン層を徐々にエッチングすることができる。
上記多孔質シリコン層を過酸化水素水に浸漬した後希フ
ッ酸に浸漬させる工程を繰返すことにより、多孔質シリ
コン層の厚さや大きさを徐々に小さくしていくことがで
きる。
素水に浸漬した後希フッ酸に浸漬させる工程により、多
孔質シリコン層を徐々にエッチングすることができる。
上記多孔質シリコン層を過酸化水素水に浸漬した後希フ
ッ酸に浸漬させる工程を繰返すことにより、多孔質シリ
コン層の厚さや大きさを徐々に小さくしていくことがで
きる。
【００１６】このため量子サイズ効果により、多孔質シ
リコン層内部の電子や正孔のエネルギ準位の間隔も大き
くなり、多孔質シリコン層の発光波長を短波長にするこ
とができる。本実施例においては、上記工程を１回行う
ことにより発光波長のピークを７８０ｎｍから７６０ｎ
ｍ程度まで変化させることができた。上記工程を複数回
繰返すことにより発光波長のピークを短くすることがで
きる。本実施例においては上記工程を約１０回繰返すこ
とにより５７０ｎｍ程度のピーク波長を得ることができ
た。
リコン層内部の電子や正孔のエネルギ準位の間隔も大き
くなり、多孔質シリコン層の発光波長を短波長にするこ
とができる。本実施例においては、上記工程を１回行う
ことにより発光波長のピークを７８０ｎｍから７６０ｎ
ｍ程度まで変化させることができた。上記工程を複数回
繰返すことにより発光波長のピークを短くすることがで
きる。本実施例においては上記工程を約１０回繰返すこ
とにより５７０ｎｍ程度のピーク波長を得ることができ
た。
【００１７】このように本実施例によれば、一旦形成し
た多孔質シリコン層の発光波長を容易に変更させること
ができるようになる。また、多孔質シリコン層上に例え
ばレジストＡＺを塗布し、パターニングしてレジストマ
スクを形成してから、本実施例の加工方法により多孔質
シリコン層表面のエッチングを行うことにより、多孔質
シリコン層の発光波長をウェーハ面内で場所によって変
えることも容易にできる。
た多孔質シリコン層の発光波長を容易に変更させること
ができるようになる。また、多孔質シリコン層上に例え
ばレジストＡＺを塗布し、パターニングしてレジストマ
スクを形成してから、本実施例の加工方法により多孔質
シリコン層表面のエッチングを行うことにより、多孔質
シリコン層の発光波長をウェーハ面内で場所によって変
えることも容易にできる。
【００１８】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、多孔質シ
リコン層の発光波長を制御することができる。さらにレ
ジスト等をマスクに用いることにより、多孔質シリコン
層の発光波長を場所によって変えることも容易にできる
ようになる。
リコン層の発光波長を制御することができる。さらにレ
ジスト等をマスクに用いることにより、多孔質シリコン
層の発光波長を場所によって変えることも容易にできる
ようになる。
【図１】本発明の一実施例による多孔質シリコン層の加
工方法を示す図である。
工方法を示す図である。
【図２】多孔質シリコン層を示す図である。
【図３】多孔質シリコン層の製造装置を示す図である。
２…シリコンウェーハ ４…Ａｌ層 ６…多孔質シリコン層 １０…台 １２…容器壁 １４…止具 １６…Ｏリング １８…メッシュ電極 ２０…フッ酸溶液 ２２…ＤＣ電源 ３０…単結晶シリコンウェーハ ３２…多孔質部
Claims (3)
- 【請求項１】 単結晶シリコンウェーハ表面に形成され
た多孔質シリコン層を酸化液に浸漬して酸化し、 酸化された前記多孔質シリコン層を還元液に浸漬して還
元し、 前記多孔質シリコン層表面の単結晶シリコン層を徐々に
エッチングすることを特徴とする多孔質シリコン層の加
工方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の多孔質シリコン層の加工
方法において、 前記酸化液に過酸化水素水を用い、前記還元液にフッ酸
を用いることを特徴とする多孔質シリコン層の加工方
法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の多孔質シリコン層
の加工方法において、 前記単結晶シリコンウェーハ表面の所定領域の前記多孔
質シリコン層のエッチング量を前記所定領域以外の領域
の前記多孔質シリコン層のエッチング量より大きくなる
ようにエッチングすることを特徴とする多孔質シリコン
層の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23914092A JPH0689891A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 多孔質シリコン層の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23914092A JPH0689891A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 多孔質シリコン層の加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0689891A true JPH0689891A (ja) | 1994-03-29 |
Family
ID=17040365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23914092A Withdrawn JPH0689891A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 多孔質シリコン層の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0689891A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5567954A (en) * | 1992-06-30 | 1996-10-22 | The Secretary Of State For Defence In Her Brittanic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Light emitting device with porous material |
| US6285118B1 (en) | 1998-11-16 | 2001-09-04 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Field emission-type electron source and manufacturing method thereof and display using the electron source |
| KR100835703B1 (ko) * | 2006-11-10 | 2008-06-05 | 한국에너지기술연구원 | 유체의 이동을 온도에 의해 조절할 수 있는 다공질 실리콘 박막 |
| WO2015030531A1 (ko) * | 2013-09-02 | 2015-03-05 | 주식회사 엘지화학 | 다공성 실리콘계 입자, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 음극 활물질 |
| JP2016508114A (ja) * | 2013-09-02 | 2016-03-17 | エルジー・ケム・リミテッド | 多孔性シリコン系粒子、この製造方法、及びこれを含む負極活物質 |
-
1992
- 1992-09-08 JP JP23914092A patent/JPH0689891A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5567954A (en) * | 1992-06-30 | 1996-10-22 | The Secretary Of State For Defence In Her Brittanic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Light emitting device with porous material |
| US6285118B1 (en) | 1998-11-16 | 2001-09-04 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Field emission-type electron source and manufacturing method thereof and display using the electron source |
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| JP2016508114A (ja) * | 2013-09-02 | 2016-03-17 | エルジー・ケム・リミテッド | 多孔性シリコン系粒子、この製造方法、及びこれを含む負極活物質 |
| US9947922B2 (en) | 2013-09-02 | 2018-04-17 | Lg Chem, Ltd. | Porous silicon-based particles, method of preparing the same, and lithium secondary battery including the porous silicon-based particles |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991130 |